[发明专利]一种高精度控制焊接变形的工艺方法

说明书

本发明公开了一种高精度控制焊接变形的工艺方法，该方法体现在对焊接结构中形位公差的有效控制上，包括准备阶段、定位阶段和焊接阶段。准备阶段完成耳轴块组合和扇形块各自的加工装配以及焊缝坡口的加工；定位阶段找正耳轴位置，然后设置标记装置，便于在焊接阶段对耳轴的偏移情况进行检测；焊接阶段采用对称、同步的方式进行焊接，并通过标记和千分表监测变形情况，实时调整焊接参数。本发明改变了常规工艺，先完成两个耳轴部分的精加工后再装配组焊，通过采用高精度的检测控制方法、合理的焊接顺序以及灵活的控制手段，使得焊接应力处于相对较低且呈对称平衡的状态，从而达到控制接变形、保证工件精度的目的。

技术领域

本发明涉及一种焊接方法技术领域，具体涉及一种高精度控制焊接变形的工艺方法。

背景技术

托圈是炼钢过程中用来承托钢包、绕耳轴旋转、来实现倾倒钢液完成炼钢作业的重要部件。托圈的构成主要包括由两件耳轴块和两件扇形块连接在一起构成的环状主体，两件耳轴块组合和两件扇形块间隔设置，托圈还包括两件分别安装在两件耳轴块上的耳轴。

耳轴是用来装配轴承、实现绕轴旋转的支撑件。如果不能保证两个耳轴的同轴度要求，在托圈支撑钢包和钢液满负荷大重量的工况下，很容易造成设备的损坏甚至引发事故。

通常保证焊接构件的加工精度的工艺措施是在构件焊接完成后进行焊后热处理，消应后进行机加工达到精度要求。但是托圈尺寸非常大，直径一般为7米以上，扇形块102的箱体高度达为2米以上，箱体上下盖板的厚度达100mm以上，箱体内外侧的圆弧侧板厚度达60mm以上，总重量一般在40吨以上，如此巨大的体积和重量，常见的机床都无法对耳轴完成一次性加工来保证同轴度的要求。如果两个耳轴分别加工，则难以保证耳轴的同轴度。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种高精度控制焊接变形的工艺方法，其目的是：在焊接加工过程中对形位公差进行有效控制，实现构件焊后的低应力状态，确保满足耳轴同轴度等精度要求。

本发明的技术方案如下：

一种高精度控制焊接变形的工艺方法，用于焊接托圈，所述托圈包括两件相对设置的耳轴块组合和两件相对设置的扇形块，耳轴块组合和扇形块间隔设置，耳轴块组合与两端所相邻的扇形块之间待通过焊接方式相连接以构成托圈的环形主体，所述耳轴块组合是由耳轴块与耳轴组对焊接后机加工而成；所述耳轴上设有中心孔；焊接方法的特征在于包括以下步骤：

（A）准备阶段：

准备平台，在平台上按托圈的设计尺寸以一比一的比例放地样；

完成耳轴块组合和扇形块各自箱体的组对焊接以及耳轴的精加工，并完成耳轴块组合与扇形块之间四组箱型对接接头的坡口加工；

（B）定位阶段：

在平台上固定有耳轴支撑座，将耳轴块组合放置在耳轴支撑座上，并以地样为基准，找正耳轴块组合的位置；然后在两组耳轴块组合上分别安装标记装置，并在平台上设置标记检测装置；并将耳轴块组合固定在耳轴支撑座上，将扇形块放置在平台上的弹性支撑部件上；

（C）焊接阶段：

对两组耳轴块组合和两组扇形块之间形成的四组箱型对接接头进行同步、对称施焊，焊接过程中使用标记检测装置实时监测标记装置的位置，判断耳轴块组合是否发生偏移，根据偏移方向实时调整焊接参数。

作为本方法的进一步改进：耳轴块组合与扇形块的型箱结构均包括上下两个盖板和内外两个侧板；耳轴块的盖板伸出于内外侧板，扇形块的内外侧板伸出于盖板，对于每组箱型对接接头：耳轴块的内外侧板与扇形块的内外侧板构成内外两条侧板对接焊缝，耳轴块的上下盖板与扇形块的上下盖板分别构成上下两条盖板对接焊缝，耳轴块的上下盖板与扇形块的内外侧板构成四条盖板侧板焊缝，上方内侧和外侧各一条盖板侧板焊缝，下方内侧和外侧各一条盖板侧板焊缝；